基于最小通信的四旋翼群体多智能体轨迹规划与死锁解决

对于有效的多智能体轨迹规划，需要考虑轻量级通信及其潜在的异步性。本文提出了一种针对四旋翼群体的分布式轨迹规划算法，该算法在异步运行且仅在初始规划阶段要求通信。此外，我们的算法在异步更新期间和飞行期间无需通信即可保证无死锁。为有效确保此两点，我们构建了两个主要模块：协调状态更新器和轨迹优化器。协调状态更新器计算每个代理人向其目标的路径，并在考虑死锁的同时执行子目标优化，同时考虑与邻居代理人和障碍物的安全约束。然后，轨迹优化器生成确保即使邻居代理人的异步规划更新也能实现碰撞避免的轨迹。我们为碰撞避免和死锁解决提供了理论保证，并在复杂仿真环境中评估了方法的有效性，包括随机森林和狭窄隧道。此外，为了缩短总任务时间，我们设计了一个使用轻量级通信的更快协调状态更新。最后，我们通过大量仿真和实际实验验证了该方法在拥挤环境场景中的有效性。